جریان حبابی یک نوع جریان دوفازی است که در آن، یک فاز مایع با حباب‌های گازی درون آن وجود دارد. حباب‌های گازی معمولاً به دلیل ایجاد فشار بالا در مایعات یا به دلیل تخلخل مایعات، درون مایع شکل می‌گیرند و در اثر حرکت جریان، به صورت دسته‌ای یا پراکنده درون مایع حرکت می‌کنند.
این نوع جریان در موارد مختلفی از جمله در فرایندهای صنعتی، پالایشگاهی، صنایع غذایی و حتی در دستگاه‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. به عنوان مثال، در فرایند فرآوری غذا، جریان حبابی به منظور بهبود مخلوط کردن مواد با هم و افزایش سرعت واکنش‌های شیمیایی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
رفتار جریان حبابی به دلیل ویژگی‌های خاص حباب‌های گازی در مایع، به‌طور قابل توجهی با جریان سیال پایه متفاوت است. این جریان ممکن است باعث افزایش دمای محیط شود، توزیع دمایی نامناسب در محیط ایجاد کند و باعث ایجاد جریان‌های پایدار و ناپایدار شود. برای کنترل و جلوگیری از این رفتارها، می‌توان از روش‌های مختلفی از جمله تغییر شرایط عملیاتی، افزودن مواد شیمیایی، استفاده از تجهیزات مناسب و ... استفاده کرد.
جریان حبابی به دلیل داشتن ویژگی‌های خاص، می‌تواند در برخی فرایندهای صنعتی به افزایش کارایی و کیفیت محصول منجر شود. برای مثال، در فرایند استخراج فلزات، جریان حبابی باعث جدا شدن سریعتر فلزات از کانی‌های معدنی می‌شود و در نتیجه، باعث افزایش بازدهی و کاهش هزینه‌های فرایند می‌شود.
همچنین، در فرایند تصفیه فاضلاب، جریان حبابی به‌عنوان یکی از روش‌های اصلاحی برای حذف آلاینده‌های موجود در فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این روش، جریان حبابی باعث جداسازی اکسیژن محلول در فاضلاب می‌شود که این اکسیژن باعث اکسیده شدن آلاینده‌های موجود در فاضلاب می‌شود و در نتیجه، کاهش آن‌ها را در فاضلاب تحقق می‌دهد.
در صنایع غذایی، جریان حبابی به‌عنوان یکی از روش‌هایی که می‌تواند به بهبود کیفیت و ماندگاری محصولات بیشتر کمک کند، مورد استفاده قرار می‌گیرد. به‌عنوان مثال، در صنعت نانوایی، جریان حبابی باعث افزایش حجم نان شده و همچنین به‌عنوان یک روش خنک کنندگی برای از بین بردن حرارت در فرایند پخت نان استفاده می‌شود.
به‌طور کلی، جریان حبابی در بسیاری از صنایع مختلف استفاده می‌شود و به‌عنوان یک روش اصلاحی، می‌تواند به بهبود کارایی و کیفیت محصولات کمک کند. با این حال، برای کنترل و جلوگیری از رفتارهای نامطلوب در این نوع جریان، نیاز به طراحی و استفاده از تجهیزات مناسب و همچنین کنترل دقیق شرایط عملیاتی است.
تجهیزات کنترل جریان حبابی
برای کنترل جریان حبابی و به حداقل رساندن رفتارهای نامطلوب آن، از تجهیزات مختلفی استفاده می‌شود. به‌طور کلی، این تجهیزات می‌توانند به دو دسته تجهیزات فیزیکی و تجهیزات شیمیایی تقسیم شوند.
در تجهیزات فیزیکی، از تجهیزاتی مانند سیستم‌های تزریق هوا، فوم‌ساز، تجهیزات گرمایی، قطره‌ساز و ... استفاده می‌شود. این تجهیزات باعث کاهش سرعت جریان حبابی و افزایش زمان تماس بین حباب‌های گازی و مایع، کاهش توزیع دمایی در محیط و کنترل رفتارهای نامطلوب جریان می‌شوند.
در تجهیزات شیمیایی، از مواد شیمیایی مختلفی مانند سطح‌فعال‌ها، مواد نگهدارنده حباب، آنتی‌فوم و ... استفاده می‌شود. این مواد شیمیایی باعث کاهش تعداد و حجم حباب‌های گازی در مایع و کاهش سرعت جریان حبابی می‌شوند.
در کنار استفاده از تجهیزات فیزیکی و شیمیایی، کنترل شرایط عملیاتی نیز بسیار مهم است. به‌عنوان مثال، کاهش سرعت جریان، کنترل دمای محیط و تعداد حباب‌ها، و استفاده از تجهیزات مناسب به دلیل کاهش اصطکاک و افزایش زمان تماس میان حباب‌ها و مایع، می‌تواند به بهبود رفتار جریان حبابی کمک کند.
همانطور که گفته شد، کنترل شرایط عملیاتی بسیار مهم است. به‌عنوان مثال، در صنایع پالایشگاهی، کاهش سرعت جریان، افزایش آشفتگی و استفاده از تجهیزاتی مانند دهنه‌های توزیع کننده، می‌تواند به بهبود شرایط جریان حبابی کمک کند.
در صنایع غذایی، کاهش سرعت جریان، تنظیم دمای محیط و تعداد حباب‌ها و استفاده از روش‌هایی مانند تزریق هوا، می‌تواند بهبود کیفیت محصولات را به دنبال داشته باشد.
در صنایع پزشکی، جریان حبابی در دستگاه‌های تنفسی، می‌تواند به بهبود عملکرد دستگاه تنفسی بیماران کمک کند.
در کل، کنترل شرایط عملیاتی و استفاده از تجهیزات مناسب، می‌تواند به بهبود رفتار جریان حبابی و بهبود عملکرد فرایندهای مختلف در صنایع مختلف کمک کند. همچنین، برای به دست آوردن بهترین شرایط عملیاتی، تحقیقات بیشتر در زمینه جریان حبابی و رفتار آن در شرایط مختلف، بسیار مهم است.
